Bioaktívne molekuly enkapsulované do lipozómov pomocou ultrazvuku

Je všeobecne známe, že ultrazvukové spracovanie je pri príprave lipozomálnych formulácií vysoko účinné. Pri príprave bežných lipozomálnych formulácií sa pomocou ultrazvuku enkapsulujú vitamín C, CBD, kurkumín, kvercetín, astaxantín, peptidy a mnohé ďalšie bioaktívne zlúčeniny. Ultrazvuková enkapsulácia do lipozómov je jednoduchá, rýchla a účinná technika, ktorá umožňuje vytvárať stabilné vezikuly s vysokým obsahom enkapsulovaných látok. Ultrazvukom enkapsulované živiny vynikajú výbornou biologickou dostupnosťou.

Prehľad: Lipozomálna enkapsulácia bioaktívnych zlúčenín pomocou sonikácie

Ultrazvuková enkapsulácia ponúka vysoko účinnú a regulovateľnú metódu začleňovania bioaktívnych zlúčenín do lipozómov, čím zvyšuje ich stabilitu, biologickú dostupnosť a funkčnú účinnosť. Akustická kavitácia vytváraná ultrazvukom s vysokou intenzitou podporuje rýchlu hydratáciu lipidov, zmenšovanie vezikúl a rovnomernú dispergáciu, čo umožňuje tvorbu malých, homogénnych lipozómov s úzkym rozdelením veľkostí. Táto technika umožňuje dosiahnuť vysokú účinnosť enkapsulácie hydrofilných aj lipofilných zlúčenín a zároveň minimalizuje potrebu organických rozpúšťadiel alebo náročných podmienok spracovania. Ultrazvukové spracovanie navyše umožňuje presnú reguláciu veľkosti častíc a lamelárnosti, ktoré sú kľúčovými parametrami pri optimalizácii riadeného uvoľňovania, bunkového príjmu a dlhodobej stability citlivých bioaktívnych látok vo farmaceutických, nutraceutických a kozmetických aplikáciách.

Čo sú lipozómy a aké sú ich výhody?

Lipozómy sú vezikuly pozostávajúce z vodného jadra uzavretého v jednej alebo viacerých fosfolipidových dvojvrstvách. Keďže lipozómy majú vodné jadro obklopené lipidovou vrstvou a hydrofilný vonkajší obal, sú rozpustné vo vode a môžu prenášať zlúčeniny rozpustné vo vode aj v tukoch v príslušných kompartmentoch vezikuly. Vďaka tomu sú lipozómy vysoko účinným systémom na dodávanie terapeuticky aktívnych molekúl. Lipozómy vznikajú narúšaním biologických membrán, čo je proces, ktorý ultrazvukové spracovanie podporuje a zintenzívňuje. Lipozómy sa najčastejšie skladajú z fosfolipidov, najmä fosfatidylcholínu, môžu však obsahovať aj iné lipidy, napríklad fosfatidyletanolamín z vajec, pokiaľ sú kompatibilné so štruktúrou lipidovej dvojvrstvy. Lipozómy sa tvoria spontánne pri hydratácii fosfolipidov. V prvom kroku – vo fáze hydratácie – sa sonikácia používa na nanoemulgáciu lipidov a vodnej fázy s cieľom podporiť tvorbu multilamelárnych vezikúl (MLVs) s vysokým obsahom enkapsulovaných látok. Následne možno v prípade potreby použiť sonikáciu na zmenšenie lipozómov. Na dosiahnutie menšej veľkosti vezikúl sa sonikácia používa na dispergáciu a zmenšenie lipozómov na monodisperzné veľké unilamelárne vezikuly (LUVs) alebo malé unilamelárne vezikuly (SUVs).
Ultrazvuková technika tvorby lipozómov a zmenšovania ich veľkosti je spoľahlivá, rýchla, účinná, jednoduchá a bezpečná. Vytvorené lipozómy vykazujú vysoký obsah bioaktívnych látok, vysokú stabilitu a výbornú biologickú dostupnosť.

Prečo ultrazvukové čistiace kúpele nedokážu vytvárať vysokokvalitné lipozómy?

Výroba lipozómov vyžaduje ultrazvukové zariadenie, ktoré dokáže dodať dostatok energie na vytvorenie rovnomerných častíc nanometrových rozmerov. Lipozómy vyrobené doma pomocou ultrazvukovej čističky šperkov sú zvyčajne vo všeobecnosti neúčinné, pretože pripravené lipozómy nemajú požadované nanometrové rozmery ani nezapuzdrujú bioaktívne živiny účinným a dlhodobo stabilným spôsobom. Na prípravu vysokokvalitných lipozómov je preferovanou technológiou sondový ultrazvukový prístroj, pretože sonda (sonotróda) dokáže prenášať do média intenzívnu akustickú energiu potrebnú na tvorbu účinných lipozómov s vysokým obsahom zapuzdrených látok. Lipozómy vyrobené pomocou ultrazvukovej sondy majú vo všeobecnosti distribúciu veľkosti častíc v rozsahu 100–500nm, čo je optimálne pre vysoký obsah zapuzdrených látok a vynikajúcu biologickú dostupnosť.
Použitie ultrazvukového reaktora s prietokovou celou umožňuje pripravovať lipozómy v prostredí bez kyslíka, aby sa zabránilo oxidačnej degradácii.
Sondové ultrazvukové prístroje poskytujú energiu potrebnú na výrobu vysokokvalitných lipozómov, ktoré sú:

Po vytvorení lipidového filmu a následnej rehydratácii sa sonikácia používa na podporu zachytenia účinných látok v lipozómoch. Sonikáciou sa navyše dosahuje požadovaná veľkosť lipozómov.

Molekuly zapuzdrené do lipozómov pomocou ultrazvuku

Nasledujúci zoznam poskytuje prehľad látok, ktoré už boli úspešne zapuzdrené do lipozómových formulácií pomocou ultrazvukovej metódy prípravy.

• antioxidanty, ako sú glutatión, vitamín C, metylované vitamíny skupiny B, resveratrol, CoQ10 atď.
• fenolové zlúčeniny: flavonoidy, ako sú fisetín, kvercetín, oligomérne proantokyanidíny (OPC); saponíny, ako je astragalozid; alkaloidy
• minerály, ako sú cheláty horčíka (napr. treonát horečnatý, orotát horečnatý), zinok, meď atď.
• terpény, ako sú astaxantín, limonén, pinén, humulén, linalool, beta-karyofylén, fytol, geraniol, terpinolén atď.
• lipidy, ako sú omega-3 mastné kyseliny EPA a DHA; dipalmitoylfosfatidylcholín (DPPC) atď.
• aminokyseliny, ako sú kreatín, glycín, 5-HTP (5-hydroxytryptofán), fenylalanín, L-teanín, GABA (kyselina gama-aminomaslová), taurín, N-acetylcysteín (NAC), L-tyrozín atď.
• peptidy, napr. oxytocín, kolagén, peptidy GLP-1 atď.
• polysacharidy, ako sú kyselina hyalurónová, hubové polysacharidy atď.
• kanabinoidy, ako sú CBD, CBG, THC
• nootropiká, inteligentné lieky a látky zlepšujúce kognitívne funkcie, ktoré môžu zahŕňať vyššie uvedené látky aj ďalšie molekuly

Lipozómová formulácia bioaktívnych molekúl zdokonalená využitím nanotechnológie ponúka vyššiu mieru vstrebávania, vynikajúcu biologickú dostupnosť a môže látkam umožniť prechod cez hematoencefalickú bariéru.
Alternatívnymi systémami na podávanie liečiv na báze lipidov sú nanoemulzie a koloidné nosiče na báze lipidov, ako sú tuhé lipidové nanočastice (SLN) a nanoštruktúrované lipidové nosiče (NLC). Všetky z nich, nanoemulzie, SLN aj NLC, možno spoľahlivo vytvárať a plniť pomocou sonikácie.
Prečítajte si viac o Aloe Vera extrahovanej ultrazvukom a zapuzdrenej do nanokapsúl!

Vyberte si preferovanú metódu tvorby lipozómov

Sonikácia sa široko využíva pri rôznych metódach prípravy a spracovania lipozómov, pretože podporuje tvorbu lipozómov aj kontrolu ich vlastností pri následnom spracovaní. Možno ju použiť pri priamej tvorbe lipozómov dispergovaním lecitínu (fosfolipidov) vo vodnej fáze na podporu rýchlej tvorby vezikúl. Bežne sa využíva aj pri zavedených technikách, ako sú odparovanie s reverznou fázou a hydratácia tenkého filmu, na zlepšenie disperzie lipidov a urýchlenie tvorby vezikúl. Okrem počiatočnej prípravy sa sonikácia často používa na plnenie vopred vytvorených (prázdnych) lipozómov prostredníctvom sonoporácie, čo umožňuje účinné začlenenie bioaktívnych zlúčenín. Je tiež štandardným nástrojom na zmenšovanie lipozómov, pri ktorom vznikajú menšie, rovnomernejšie vezikuly s užšou distribúciou veľkosti, čím sa zlepšuje ich stabilita a schopnosť dodávať účinné látky.
Zistite viac o rôznych metódach výroby lipozómov s podporou ultrazvuku:

• Ultrazvuková tvorba lipozómov pomocou lecitínu
• Ultrazvuková metóda odparovania s reverznou fázou
• Ultrazvuková hydratácia tenkého filmu

Faktory ovplyvňujúce kvalitu lipozómov

Kvalitu lipozómov určuje rovnomernosť veľkosti častíc a lamelarity, účinnosť zachytenia (%EE) / obsah enkapsulovaných látok a stabilita. Metóda prípravy, podmienky spracovania, suroviny a skladovanie sú dôležité faktory, ktoré prispievajú ku kvalite, a tým aj k účinnosti lipozomálnych formulácií. Snímka zo SEM vľavo zobrazuje lipozómy naplnené mastnými kyselinami DHA a EPA, pripravené ultrazvukom pomocou ultrazvukového prístroja Hielscher UP200S (štúdia a snímka: Hadian et al. 2014).
Ultrazvuková príprava lipozómov je spoľahlivá technika, ktorou sa dosahuje malá a rovnomerná veľkosť lipozomálnych častíc s vysokým obsahom bioaktívnych molekúl. Parametre ultrazvukového procesu (ako amplitúda, celková energia, čas, pulzácia, teplota a tlak) sa dajú presne nastaviť. Sonikácia je netepelná technika spracovania, ktorej princíp fungovania je založený na čisto mechanickom šmyku. Nárast teploty v sonikovanej kvapaline sa vysvetľuje druhým termodynamickým zákonom, ktorý hovorí, že všetka dodaná energia sa napokon premení na teplo. Na udržanie stabilnej nízkej teploty lipozomálneho média poskytuje Hielscher Ultrasonics sofistikované riešenia chladenia, ako sú ľadové kúpele, ako aj reaktory a prietokové cely s chladiacimi plášťami. Výsledky ultrazvukovej výroby lipozómov sú reprodukovateľné, čo je dôležité pre štandardizovaný proces a trvalo vysokú kvalitu produktu.
Vysokokvalitné fosfolipidy s vysokým podielom fosfatidylcholínu a fosfatidyletanolamínu vytvárajú stabilný obal lipozómov, ktorý zabraňuje úniku živín. Pevný fosfolipidový obal tiež chráni enkapsulované živiny pred oxidačnou a tepelnou degradáciou. Preto je nevyhnutný vyvážený pomer fosfolipidov, vodnej fázy a enkapsulovaných živín (bioaktívnych molekúl).

Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje na výrobu lipozómov

Systémy Hielscher Ultrasonics sú spoľahlivé zariadenia používané pri výrobe liekov a výživových doplnkov na prípravu vysokokvalitných lipozómov naplnených vitamínmi, antioxidantmi, flavonoidmi, peptidmi, polyfenolmi a ďalšími bioaktívnymi zlúčeninami / živinami. Na splnenie požiadaviek svojich zákazníkov dodáva Hielscher ultrazvukové prístroje od kompaktného ručného laboratórneho homogenizátora a stolových ultrazvukových prístrojov až po plne priemyselné ultrazvukové systémy na výrobu veľkých objemov lipozomálnych formulácií. Ultrazvuková príprava lipozomálnych formulácií môže prebiehať vsádzkovo alebo ako kontinuálny proces v prietokovej linke s použitím ultrazvukového prietokového reaktora. K dispozícii je široký sortiment ultrazvukových sonotród (sond) a reaktorových nádob na zabezpečenie optimálnej konfigurácie pre vašu výrobu lipozómov. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.
Presné riadenie všetkých dôležitých procesných parametrov, ako sú amplitúda, tlak, teplota a čas sonikácie, zabezpečuje spoľahlivosť a reprodukovateľnosť ultrazvukového procesu. Hielscher Ultrasonics si uvedomuje význam trvalo vysokej kvality výrobkov a pomocou inteligentného softvéru a automatického zaznamenávania údajov podporuje výrobcov výživových doplnkov a liečiv pri zavádzaní štandardizácie procesov a GMP (správnej výrobnej praxe). Naše digitálne ultrazvukové homogenizátory automaticky zaznamenávajú všetky parametre ultrazvukového procesu na zabudovanú SD kartu. Digitálne dotykové displeje a diaľkové ovládanie prostredníctvom prehliadača umožňujú nepretržité monitorovanie procesu a presné nastavenie procesných parametrov vždy, keď je to potrebné. To výrazne uľahčuje monitorovanie procesu a kontrolu kvality.
Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových prístrojov: